JPH0218714Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、たとえば歯科治療用ハンドピースの
ように、その使用目的から考えて高速から低速ま
での幅広い範囲の回転数制御を必要とする医療用
マイクロモータの回転数制御回路の改良に関する
ものである。

二極構造のブラシレスマイクロモータにおける
回転数制御形態として、従来は、マイクロモータ
におけるロータの位置信号を磁気検出センサーで
検出し、その検出信号を周波数／電圧（以下、
Ｆ／Ｖと略記する）変換し、その変換された電圧
と設定回転数に相当する設定電圧とを比較して、
その偏差をなくするようにフイードバツク制御を
おこなうように構成していた。しかし、この場
合、ロータの１回転あたりに検出できる位置信号
は数パルスであり、従つて、制御可能な回転数範
囲は3000rpm〜40000rpmの範囲と狭く、これ以
下の回転数の場合、たとえば500rpmといつた低
速回転領域では、制御すべき回転数に比し上記ロ
ータの１回転あたりの検出位置信号（即ち、情報
量）が少ないために、制御不能となる。

ところで、医療用、特に歯科治療用のハンドピ
ースにあつては、既述したように、その治療目的
に応じて高速から低速までの幅広い範囲の回転数
制御（たとえば、40000rpm〜200rpm）が必要と
される。そのため、本考案の出願人は赤外線
LEDとフオトトランジスタを用いたロータリエ
ンコーダを用いて、ロータの１回転あたり100パ
ルス以上の高い検出位置信号を取出すようになし
たものを提案し既に出願している。しかし、上記
ハンドピースに一体的に装備されるロータリエン
コーダは当然に充分に小型化されたものであるか
ら、上記検出位置信号の処理の上で次の如き問題
を有していた。

即ち、上記ロータリエンコーダを用いた回転数
制御において、制御回転数を40000rpmに設定す
ると、該ロータリエンコーダの出力は80KHz程度
となり、この領域では出力レベルがかなりの減衰
を示して振幅が小さくなり、Ｆ／Ｖ変換回路が応
答しなくなる。また、ロータリエンコーダの出力
波形は、ロータリエンコーダに用いる位置検出用
スリツト間隔のバラツキ、電源変動、あるいはモ
ータ自体の振れ等に起因して、第３図の実線φe
のようにうねりを示して、該波形がＯレベルから
逸脱し、このような場合も、同じくＦ／Ｖ変換回
路が応答しなくなつて、正確な速度検出を行なう
ことができなくなる。

本考案はかかる点に鑑み、比較的小型のロータ
リエンコーダを速度検出に用いてマイクロモータ
の回転数制御を行なうにあたり、高速領域から低
速領域まで安定して正確に回転数制御を行なうこ
とができる医療用マイクロモータの回転数制御回
路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本考案に係る医療
用マイクロモータの回転数制御回路は、医療用マ
イクロモータの回転数を検出するロータリエンコ
ーダと、このロータリエンコーダの出力信号から
該出力信号に対し位相遅れを有する信号を作成し
て、その位相遅れ信号と上記出力信号との比較に
より独立した矩形波の波形整形信号を作成すると
ともに、この波形整形信号にヒステリシスを与え
るヒステリシスコンパレータから成る波形整形回
路と、この波形整形回路から出力される波形整形
信号を周波数／電圧変換する周波数／電圧変換回
路と、この周波数／電圧変換回路からの出力電圧
と設定回転数に相当する設定電圧とを比較して誤
差をなくするようにモータ駆動回路に制御信号を
出力する比較回路とを具備したことを特徴とす
る。

以上のような構成を有する本考案によれば、ロ
ータリエンコーダの出力信号をそのままＦ／Ｖ変
換にかけるのではなく、該出力信号と同一波形で
かつ位相遅れを有するように作成した別の信号と
の比較から矩形波の波形整形信号を作成し、これ
をＦ／Ｖ変換にかけるものであるから、ロータリ
エンコーダの出力信号のレベルの減衰やうねりに
関係なく、Ｆ／Ｖ変換回路を常に良好に応答動作
させることができる。これにより、モータの速度
検出を正確におこなつて、高速領域から低速領域
までの幅広い回転数制御を確実に、かつ安定よく
行なえる。

以下、本考案の実施例を図面にもとづいき説明
する。

第１図は本考案の実施例を示すブロツク図、第
２図はその具体回路図であり、医療用マイクロモ
ータ１に回転数検出用のロータリエンコーダ２が
連結されている。３は波形整形回路で、上記ロー
タリエンコーダ２により検出されたマイクロモー
タ１の回転数信号が入力される。４はＦ／Ｖ変換
回路で、上記波形整形回路３からの出力信号を入
力して上記回転数に相当する電圧が取出される。
６は誤差増幅回路で、上記Ｆ／Ｖ変換回路４から
取出される電圧と回転数設定回路５から送られる
設定電圧とを比較する。７はモータ駆動回路で、
上記誤差増幅回路６における比較電圧の誤差分を
解消する方向にモータ１を駆動するようなフイー
ドバツク制御をかけ、これによりモータ１の回転
数を設定回転数に落ちつくようにドライブする。
この時、第２図においてロータリエンコーダ２か
らの出力信号φe（第３図の実線φeに示すようにう
ねりを生じ、Ｏレベルを基準とした変化を示す）
は波形整形回路３内のコンパレータ８の非反転側
に抵抗R₁を介して入力される一方、同信号φeが
抵抗R₂とコンデンサC₁により若干位相を遅れさ
れた状態で、つまり第３図の破線φeの如き信号
として同時にコンパレータ８の反転側に入力され
る。そして、これら両信号φe，φ′eの比較による
波形整形作用により第３図のＡの如き矩形波信号
が出力され、これが上記Ｆ／Ｖ変巻回路４に送ら
れる。また、この波形整形信号Ａは抵抗R₃を介
しコンパレータ８の非反転側にフイードバツクさ
れることで、ヒステリシスをもたせる。従つて、
上記コンパレータ８はヒステリシスコンパレータ
である。

このように、ロータリエンコーダ２の出力信号
φeを直接Ｆ／Ｖ変換するのではなく、一旦波形
整形回路３においてヒステリシスコンパレータ８
を用い、上記出力信号φeと、これにより位相遅
れをもたせた信号φ′eの比較からうねりのない、
かつＯレベルを基準とする矩形波信号Ａに作成し
て、これを検出位置信号として用いてＦ／Ｖ変換
をかけるようにしているから、ロータリエンコー
ダ２の出力信号レベルの減衰（微小信号）に関係
なく、また、該出力信号φeのうねりに関係なく、
Ｆ／Ｖ変換回路４を応答性良く安定よく動作させ
ることができる。また、出力信号φeにはノイズ
の重畳が考えられ、そのためにコンパレータ８に
該信号φeを通すのみでは、このノイズ成分も検
出位置信号としてひろわれて、実際のロータ回転
数よりも検出回転数が増大して制御不能となる。
この点に関して、本考案ではヒステリスコンパレ
ータ８を用いているので、特に低速回転時のノイ
ズによるコンパレータ出力でのパルス発生を抑
え、従つて、低速回転時おいても正確な回転数検
出をおこなうことができて、低速時の制御特性の
向上をも図り得る。

以上のように、本考案は、高速領域から低速領
域にまで亘る幅広い範囲の回転数制御が要求さ
れ、特に歯科治療用ハンドピースのように、負荷
変動によつて低速領域での使用機会が多くなる医
療用マイクロモータの回転数制御を確実に、かつ
安定良く行なえて、所定の治療を確実、適正に実
行できるといつた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図はブロ
ツク図、第２図は波形整形回路の具体回路構成を
含むブロツク図、第３図は信号処理波形図であ
る。 １……マイクロモータ、２……ロータリエンコ
ーダ、３……波形整形回路、８……コンパレー
タ、φe……出力信号、φ′e……位相遅れ信号、Ａ
……波形整形信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 医療用マイクロモータの回転数を検出するロー
   タリエンコーダと、このロータリエンコーダの出
   力信号から該出力信号に対し位相遅れを有する信
   号を作成して、その位相遅れ信号と上記出力信号
   との比較により独立した矩形波の波形整形信号を
   作成するとともに、この波形整形信号にヒステリ
   シスを与えるヒステリシスコンパレータから成る
   波形整形回路と、この波形整形回路から出力され
   る波形整形信号を周波数／電圧変換する周波数／
   電圧変換回路と、この周波数／電圧変換回路から
   の出力電圧と設定回転数に相当する設定電圧とを
   比較して誤差をなくするようにモータ駆動回路に
   制御信号を出力する比較回路とを具備したことを
   特徴とする医療用マイクロモータの回転数制御回
   路。